CN104974426A - 一种元明粉塑料填充改性透明母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种元明粉塑料填充改性透明母粒，属于塑料加工成型技术领域。本发明所述塑料填充改性透明母粒包括以下重量份数的组分：元明粉60～95份，表面活性剂0.3～2份，偶联剂1～5份，相容剂0.5～3份，载体树脂15～30份，分散剂3～6份。本发明采用元明粉为无机填料，其填充效果良好，且成本低、环保性能、透明度及光泽度好，且在原料中加入了表面活性剂及相容剂有利于增强无机填料与树脂的相容性。本发明原料制备出的填充母粒具有密度低、外观分散性好、拉伸强度、断裂伸长率、薄膜撕裂强度、抗冲击等力学性能好、环保型强等特点，是一种实用性及性价比高的填充改性透明母料。

Description

一种元明粉塑料填充改性透明母粒
技术领域
本发明属于塑料加工成型技术领域，特别涉及一种对塑料改性的填充母粒，具体为一种元明粉塑料填充改性透明母粒。
背景技术
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，塑料制品的应用领域也在不断扩大，小到生活中常用的各种购物袋、垃圾袋、塑料桶以及包装袋等，大到汽车、家电、通信、高档工具等行业，塑料制品的应用领域在不断拓宽的同时也在慢慢向高级行业领域发展，相对于普通应用行业，高级领域的品质要求较高，就要求塑料制品有更好的质量。
为了能提高塑料制品的性能，常用的方法是加入填充母粒进行改性。现阶段国内外在该领域主要围绕着如何提高填料在塑料基体中的分散能力、薄膜透明性、界面作用、力学性能、硬度性能、吸收率、抗冲击性能等综合性能进行展开。将无机填料(如碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅灰石等)经适当表面处理，再加入载体树脂及分散剂，渗入到塑料基体中，制备成填充母粒最终用于塑料制品中。具有以下重要意义：通过填充部分替代塑料基体，可以节约资源，减少合成树脂的消耗，降低成本，提高产品的市场竞争开；促进塑料制品使用后的降解过程，提高光降解性能，减轻对环境的白色污染；同时无机填料的加入还可以对塑料制品的弹性模量、界面稳定性、力学及硬度性能、尺寸稳定性及热稳定性进行改进，以提高塑料制品的整体性能，适应不同使用条件的需求，扩宽塑料制品的应用领域。
目前，对塑料及其制品的填充改性研究中，碳酸钙应用最为广泛的无机填料，但其吸油值大、产品吸光性高、产品表面会呈现亚面和雾面效果，且填充量过大会使产品的力学性能严重下降，往往不能满足高韧性、高力学强度、高韧性产品的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种以元明粉为原料的塑料填充改性母粒。元明粉是无水硫酸钠的别称，其具有光泽度好、颗粒分散性好、比重轻、韧性及延展性强等特点，是一种亟待开发的无机填料。
本发明主要通过以下技术方案来实现：
一种元明粉塑料填充改性透明母粒，包括以下重量份数的组分：
作为本发明的一种优选，所述表面活性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、N-酰基谷氨酸、N-酰基肌氨酸中的一种或几种。
作为本发明的一种优选，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
作为本发明的一种优选，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂ASA、铝酸酯偶联剂DL-411、钛酸酯偶联剂NGT-105、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-550中的一种或几种。
作为被发明的一种优选，所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
作为本发明的一种优选，所述载体树脂为聚丙烯、聚乙烯、无规聚丙烯中的一种或几种。
作为本发明的一种优选，所述分散剂为白油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸酰胺中的一种或几种。
一种元明粉塑料填充改性透明母粒，包括以下重量份数的组分：
作为本发明的一种优选，所述透明填充母粒包括以下重量份数的组分：元明粉78份，硬脂酸钠1.2份，铝酸酯偶联剂DL-4112.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯1.3份，聚丙烯23份，石蜡4份；或元明粉70份，十二烷基磺酸钠1.5份，硅烷偶联剂KH-5702份，马来酸酐接枝聚苯乙烯2.5份，聚乙烯20份，硬脂酸酰胺4.6份；或元明粉83份，硬脂酸1份，偶联硅烷偶联剂KH-5502.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯1.5份，无规聚丙烯18份，白油3.8份。
作为本发明的一种优选，所述透明填充母料的制备方法为：将元明粉加入高速混合机中，高速搅拌(旋转速度为2000～3000转/min)并升温至100～120℃，加热5～8min后加入表面活性剂反应5min，稍后加入偶联剂继续混合15min，然后将物料放入低速混合机(旋转速度为500～1500转/min)中，加入载体树脂、分散剂及相容剂，混合搅拌10min后出料，最后将混合物经过料筒温度为180～220℃的双螺杆挤出、热切、风冷后即得母粒产品。
元明粉，又名无水碳酸钠，是一种常见的无机物，在自然界分布广泛，制备方法简单且杂质含量少。元明粉区别于常用的碳酸钙、滑石粉等无机填料，其作为无机填料有以下好处：
①元明粉为粉体状，其粒径小、分布窄、长径比高，填充效果好，将其作为无机填料添加到塑料中，可以起到增韧增强的作用。
②元明粉资源广泛，价格低，添加到塑料制品中可以降低整个填料成本，同时还能节省树脂的使用量，增强塑料的环保性。
③元明粉本身折光率为1.6-1.83，添加到塑料制品中可以增加塑料的透明度和色泽，这是其它任何无机填料不可比拟的。
④元明粉比重轻，在1.2-1.7g/cm3，可以减轻塑料制品的整体重量。
⑤可降低成型塑料制品的收缩率及变形率。
⑥增强薄膜袋的通气性及延展性，改善制品的印刷能力。
本发明在将元明粉与偶联剂混合之前先加入表面活性剂，目的是对元明粉颗粒表面进行处理，加大其表面对无机基团的吸附力，以利于后续偶联剂的亲无机基团能够顺利吸附在元明粉颗粒表面。
偶联剂为含有两类性质不同的化学集团，一是亲无机基团，另一个是亲有机基团，在对无机填料进行有机处理时，偶联剂中的亲无机基团通过范德华力吸附到元明粉的表面，而亲有机基团的另一端与载体树脂结合，这样就起到一种“桥梁”的作用，将表面性质差别很大的元明粉和载体树脂连接在一起，增强元明粉与载体树脂的融合性，从而增加填充母粒的硬度及力学性能。
相容剂可以克服偶联剂某些亲无机基团无法对元明粉颗粒表面完全吸附的问题，其加入进一步增强了无机填料元明粉与树脂的相容性。本发明中所用的相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯，其作用机理是：马来酸酐接枝聚苯乙烯极性一端的反应性基团与无机填料元明粉表面生成了离子键结合，而另一端的长链聚乙烯与树脂形成强的缠结作用，使界面作用显著提高，元明粉与树脂达到最佳的相容性。
本发明的有益效果：
1.本发明采用元明粉为塑料填充母粒的无机填料，可以提高母粒的填充效果，降低成本，增加塑料的环保性能，透明度、光泽度及白度，减轻塑料成品的重量。
2.与常规塑料填充母粒相比，本发明配方填充母粒在加入偶联剂之前加入了表面活性剂对元明粉表面进行处理，有利于后续偶联剂的亲无机基团在元明粉表面的吸附，同时加入了相容剂更进一步增强元明粉与树脂的融合性，使其相容性达到最佳。本发明原料制备出的填充母粒的拉伸强度、断裂伸长率、薄膜撕裂强度、抗冲击等力学性能良好。
3.本发明塑料填充改性透明母料具有价格低廉、填充性好、成本低廉、透明度及光泽度高、环保性能强、密度小、产品收缩率及变形率低、力学性能好、透气性、延展性及印刷能力强等特点，是一种实用性及性价比高的填充母料。
具体实施方式
实施例1：
本发明一种元明粉塑料填充改性透明母粒，包括以下重量份数的组分：
按照本发明技术方案所述方法进行填充母粒的制备：将78份的元明粉加入高速混合机中，高速搅拌(旋转速度为2500转/min)并升温至105℃，加热6min后加入1.2份的硬脂酸钠反应5min，然后加入铝酸酯偶联剂DL-4112.5份继续混合15min。然后将物料放入低速混合机(旋转速度为800转/min)中，加入聚丙烯23份、石蜡4份及马来酸酐接枝聚苯乙烯1.3份，混合搅拌10min后出料。最后将混合物经过料筒温度为200℃的双螺杆挤出、热切、风冷后即得母粒产品。
实施例2
本发明一种元明粉塑料填充改性透明母粒，包括以下重量份数的组分：
按照本发明技术方案所述方法进行填充母粒的制备：将70份的元明粉加入高速混合机中，高速搅拌(旋转速度为2200转/min)并升温至110℃，加热7min后加入1.5份的十二烷基磺酸钠反应5min，然后加入硅烷偶联剂KH-5702份继续混合15min。然后将物料放入低速混合机(旋转速度为1000转/min)中，加入聚乙烯20份、硬脂酸酰胺4.6份及马来酸酐接枝聚苯乙烯2.5份，混合搅拌10min后出料。最后将混合物经过料筒温度为210℃的双螺杆挤出、热切、风冷后即得母粒产品。
实施例3
本发明一种元明粉塑料填充改性透明母粒，包括以下重量份数的组分：
按照本发明技术方案所述方法进行填充母粒的制备：将83份元明粉加入高速混合机中，高速搅拌(旋转速度为2800转/min)并升温至100℃，加热8min后加入硬脂酸1份反应5min，然后加入硅烷偶联剂KH-5502.5份继续混合15min。然后将物料放入低速混合机(旋转速度为700转/min)中，加入无规聚丙烯18份、白油3.8份及马来酸酐接枝聚苯乙烯1.5份，混合搅拌10min后出料。最后将混合物经过料筒温度为180℃的双螺杆挤出、热切、风冷后即得母粒产品。
对上述母粒产品采用业内检测指标进行检测，并与传统原料生产出的母粒进行对比。对产品的外观、分散性、透明度、白度、色泽、异味、异物等检测采用目测法，密度按GB/T1033.1-2008测试标准，熔体流动速率按GB/T3682-2000测试标准、水分及挥发物含量进行检测。检测结果如下表1所示：
表1元明粉塑料填充改性透明母粒产品检测结果
从表1可以看出，采用本发明原料配方生产出来的填充母粒，其外观、分散性、透明度、色泽度良好，透光度在95％左右，白度在88％左右，达到填充产品外观性能要求。而传统母粒表面呈现雾状，光泽度及色泽度差，且透光度及白度只有85％和75％。本发明母粒密度低，更适用于超薄、超轻塑料薄膜制品的要求，实施例填充母粒熔体流动速率MFR在7左右，而传统母粒只有4，说明本发明原料生产的填充母料流动性及分散性更好，将其添加到塑料制品中延展性更强。实施例填充母粒的水分及挥发物总量在0.15％左右低于传统母粒0.23％的水分及挥发后含量。
将上述实施例制得的填充母粒及传统母粒添加到聚乙烯塑料中(填充母粒及聚乙烯的质量比为25:75)，按GB/T13022-1991测试拉伸强度及断裂伸长率，测试速度为50mm/min；按QB/T1130-1991测试薄膜撕裂强度，测试速度为200mm/min。结果如下表2所示：
表2添加填充母粒后聚乙烯塑料制品的性能测试
从上表2可以看出，本发明填充母粒添加到聚乙烯塑料制品中，其拉伸强度、断裂伸长率、薄膜撕裂强度及抗冲击性能分别为35MPa、420％、75KN/m及2.8KJ/m2，相比于传统母粒其具有更好的力学性能，完全满足塑料制品的性能要求。
从上述实施例可以看出，本发明原料制备的塑料填充母粒其外观、光泽度、分散性、透明度、白度都比传统母粒效果好，其密度低，更适合于超薄、超轻的塑料薄膜制品。将本发明填充母粒加入到塑料制品中，所得塑料的拉伸强度、断裂生长率、薄膜撕裂强度及抗冲击性能更优于传统母粒，具有优良的力学性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
2.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述表面活性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、N-酰基谷氨酸、N-酰基肌氨酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
4.如权利要求3所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂ASA、铝酸酯偶联剂DL-411、钛酸酯偶联剂NGT-105、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-550中的一种或几种。
5.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
6.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述载体树脂为聚丙烯、聚乙烯、无规聚丙烯中的一种或几种。
7.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述分散剂为白油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸酰胺中的一种或几种。
8.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
9.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，包括以下重量份数的组分：元明粉78份，硬脂酸钠1.2份，铝酸酯偶联剂DL-4112.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯1.3份，聚丙烯23份，石蜡4份；或元明粉70份，十二烷基磺酸钠1.5份，硅烷偶联剂KH-5702份，马来酸酐接枝聚苯乙烯2.5份，聚乙烯20份，硬脂酸酰胺4.6份；或元明粉83份，硬脂酸1份，偶联硅烷偶联剂KH-5502.5份，马来酸酐接枝聚苯乙烯1.5份，无规聚丙烯18份，白油3.8份。
10.如权利要求1所述一种元明粉塑料填充改性透明母粒，其特征在于，所述透明填充母料的制备方法为：将元明粉加入高速混合机中，高速搅拌（旋转速度为2000～3000转/min）并升温至100～120℃，加热5～8min后加入表面活性剂反应5min，稍后加入偶联剂继续混合15min，然后将物料放入低速混合机（旋转速度为500～1500转/min）中，加入载体树脂、分散剂及相容剂，混合搅拌10min后出料，最后将混合物经过料筒温度为180～220℃的双螺杆挤出、热切、风冷后即得母粒产品。
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